电解液作为锂离子电池中不可或缺但长期被忽视的组成部分，在新型电极材料的应用和储能系统的设计中起着至关重要的作用。1 M电解液由于其良好的离子导电性、电化学稳定性以及成本，被广泛应用于锂离子电池中。然而，更高的能量密度需要比容量更高的活性材料、合金型或锂金属负极、甚至无负极型电池，而1 M的电解液很难支持其长期稳定循环。其主要原因在于电极/电解液界面稳定性较差，通常需要固态正/负极电解质界面(CEI/SEI)来稳定。

中科院过程所离子液体研究团队针对电极/电解液界面稳定性较差的问题，利用弱溶剂化的氟化碳酸乙烯酯（FEC）和1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙醚（D2）为溶剂，LiPF₆（六氟磷酸锂）和LiDFOB（二氟（草酸）硼酸锂）为盐，制备了低浓电解液（LCE）。通过实验和模拟（见图1）对Li⁺的溶剂化结构进行了解析。结果表明，Li⁺与FEC的相互作用较弱，Li⁺更容易从溶剂化层中脱出。此外，FEC衍生的SEI/CEI更稳定，在充放电过程中消耗的电解液更少，电池展现出优异的循环性能及稳定的锂铜库伦效率。同时LCE在循环过程中展现出较小的阻抗，且在锂负极侧有更多的LiF生成，均证明FEC和LiDFOB的协同作用不仅抑制了电解液的持续分解，且有助于生成富含LiF的SEI（见图2）。

该项工作采用了弱溶剂化的溶剂作为电解液的主溶剂，在减少锂盐用量、降低电解液成本的同时保障了较好的循环性能。这一策略为二次电池的新型电解液设计提供了更多的空间。

图1. (a) 不同电解液中Li⁺的溶剂化结构仿真；(b) 三个体系中Li⁺的配位数和(c)去溶剂化能；不同浓度LiPF₆的(d) EC/DMC和(e) FEC/D₂电解液中碳酸酯环状结构C=O呼吸带的FTIR光谱

（图片来源：Science Bulletin, 2022, 67, 2235）

图2. (a) 0.5 C下不同电解液的循环性能；(b) 0.5 C，20 μL电解液，N/P = 9时不同电解液的循环性能；(c) 电流密度为1 mA cm^-2，容量为1 mAh cm^-2时Li||Cu的CE；(d) EIS拟合结果示意图；(e) NCM622||Li电池在不同电解液中循环50圈后锂负极表面及刻蚀10 nm后的F 1s XPS谱

（图片来源：Science Bulletin, 2022, 67, 2235）

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139056

文章信息：Linshan Peng, Xiangkun Wu, Mengmin Jia, Weiwei Qian, Xiaoyan Zhang, Na Zhou, Lan Zhang*, Cuiying Jian* and Suojiang Zhang*, Solvating power regulation enabled low concentration electrolyte for lithium batteries, Science Bulletin, Science Bulletin, DOI: 10.1016/j.scib.2022.10.008